Comité Départemental du Val de Marne - Marc TISON - Moniteur fédéral 2ème degré

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ECHANGES GAZEUXECHANGES GAZEUX

RESPIRATION SUBAQUATIQUERESPIRATION SUBAQUATIQUE

Sources – illustrations, photos et schémasSources – illustrations, photos et schémas

http://ici.cegep-ste-foy.qc.ca/profs/gbourbonnais/index.html

La circulation apporte les besoins énergétiques aux tissus en oxygène (hématies), en nutriments et assurent également l’évacuation des déchets.

Echanges gazeux et respiration subaquatiqueEchanges gazeux et respiration subaquatique

O2 + GLUCIDES = ENERGIE + H2O + CO2 = LA VIE

Les échanges gazeux sont la transition de l’appareil respiratoire à l’appareil cardiovasculaire.

La respiration assure l’apport de l’oxygène et l’élimination du gaz carbonique.

IntroductionIntroduction

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AnalogieAnalogie

La diffusion alvéo capillaire - La diffusion est un processus physique. Des molécules (air ou gaz) passent d’un compartiment hautement concentré vers un compartiment moins concentré à travers une membrane. Il y a une recherche permanente d’équilibre (rappel expérience de Bertholet) entre des compartiments aux pressions partielles différentes (Dalton).


Principe de Diffusion

Membrane

O2

++++

Co2

+++

Mécanisme des échanges gazeuxMécanisme des échanges gazeux

Recherche permanente d’équilibre

A travers également quatre interfaces liquidiens : Le surfactant, liquide recouvrant la paroi alvéolaire, le tissus interstitiel entourant le capillaire, la couche de plasma intercapillaire et le liquide intracellulaire du globule rouge.


La diffusion de l’air alvéolaire dans le capillaire s’équilibre en 3/10° de seconde à travers 3 parois :L’Épithélium alvéolaire ou paroi alvéolaireL’Endothélium capillaire ou paroi capillaireLa membrane cytoplasmique du globule rouge ou paroi du globule rouge.

Epithélium

Endothélium

Membrane cytoplasmique

Le surfactant

Tissus interstitiel

Plasma intercapillaire

Liquide intracellulaire

O2

CO2

Mécanisme (suite)Mécanisme (suite)


C’est la différence de Pression Partielle des gaz entre l’air alvéolaire et le sang qui permet ces échanges.

Le processus est d’abord physique . La première étape est appelée étape alvéolaire ou Hématose, elle procède d’une simple diffusion

CO2

O2


Processus Physique et Chimique des échanges gazeuxProcessus Physique et Chimique des échanges gazeux


Échanges alvéolaires



L’étape Tissulaire procède également d’une simple diffusion, le + vers le -

L’oxygène diffuse dans les tissus et le Gaz carbonique en sort. Le liquide interstitiel ou lymphe permet et facilite les échanges car il transmet les pressions.

Echanges gazeux et respiration subaquatiqueEchanges gazeux et respiration subaquatiqueÉchanges tissulaires



Echanges gazeux et Echanges gazeux et

respiration subaquatiquerespiration subaquatique

La PO2 dans les alvéoles est plus basse que la PO2 de l'air car, dans les poumons, l'air inspiré est saturé de vapeur d'eau.

Quelques valeurs d’OQuelques valeurs d’O22 et et

de COde CO22 dans l’organisme dans l’organisme


De plus, avant d'arriver aux alvéoles, une partie de l'O2 est absorbée par le sang au niveau des bronchioles.

La circulation sanguine amène successivement les hématies sur le lieu des échanges, celles-ci jouant le rôle de transporteur.

Le deuxième processus est chimique. Le deuxième processus est chimique.

Il passe aussi par une étape alvéolaire et tissulaire. Il passe aussi par une étape alvéolaire et tissulaire.

L’Hémoglobine, liquide contenu dans l’hématie riche en fer (héme) va attirer comme un aimant les molécules d’O2 ou

de CO2 et les fixer le temps de leur

trajet.



HèmeHémoglobine:2 chaînes α et 2 chaînes β 4 hèmes

Processus chimique des échanges gazeuxProcessus chimique des échanges gazeux


Hémoglobine = Hb

Hémoglobine + O2 = Hb + O2 puis

Oxyhémoglobine (HbO2)

Hémoglobine + Co2 = Hb + Co2 puis

Carbhémoglobine (HbCo2)

Chaque hème contient un atome de Fe pouvant fixer une molécule d’O2

Donc, chaque Hb peut fixer 4 O2

Hématies


Hb + O2

O2

globine

O2O2

O2

HbO2

Les combinaisons HbO2 et HbCO2 sont instables car le rôle de la dissolution du

Co2 dans le plasma est important. En effet, la présence de CO2 dissout sous forme

de bicarbonate et d’acide carbonique participe à l’acidité sanguine que l’on mesure avec le pH. Il en résulte une acidification du sang qui accélère la séparation de l’Oxygène/gaz carbonique et de l’Hémoglobine.


[CO2] sang ==> [H2CO3] ==> pH

[CO2] sang ==> [H2CO3] ==> pH

Le centre respiratoire est sensible au pH pH Stimulation du centre respiratoire pH Inhibition du centre respiratoire

[CO2] sang pH ventilation pulmonaire

[CO2] sang pH ventilation pulmonaire

Le PH sanguin Le PH sanguin « potentiel Hydrogène »« potentiel Hydrogène »

Fixation de 1 O2 facilite la fixation des 3 autres

Libération de 1 O2 facilite la libération des 3 autres

pH affinité de O2 avec Hb libération O2

activité CO2 pH libération O2

Affinité de Hb pour CO (monoxyde de carbone) Affinité de Hb pour CO (monoxyde de carbone)

est de 200 à 300 fois plus élevée que pour Oest de 200 à 300 fois plus élevée que pour O22.

50% Hb inactivé

Mortel

0,1 % CO dans l ’air

0,2 % CO dans l ’air


Configuration instable

Configuration stable

Le pH sanguinLe pH sanguin


La pratique de la plongée ne modifie pas le principe des échanges gazeux. Ceux-ci sont néanmoins perturbés dans bien des cas :

Apnée : lorsqu’il y a arrêt respiratoire volontaire, la consommation d’O2

et la production de CO2 continue.

L’apnéiste vit sur son capital de départ.

Narcose : la présence d’azote dissous le plasma (processus physique) accélère les effets de la narcose (centre nerveux).

Accidents biophysiques (ADD) : le blocage de la circulation sanguine interrompt les échanges notamment tissulaires (voir alvéolaire dans le cas de l’ADD de décompression pulmonaire).

Les échanges en plongéeLes échanges en plongée


Travail respiratoire : la limitation des mouvements respiratoires volontaires de type poumons ballast limite l’amplitude des mouvements d’ou une mauvaise performance.

Détendeur mal réglé : il peut imposer une +/- grande résistance à l’inspiration ou l’expiration

Le froid enfin accélère la contraction des muscles du tronc. Il en découle une certaine limitation de l’amplitude respiratoire.

Les échanges en plongée (suite)Les échanges en plongée (suite)

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